FR2610524A1 - CARDIAC STIMULATOR AND STIMULATION METHOD - Google Patents
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Abstract
STIMULATEUR CARDIAQUE. DEUX OSCILLATEURS 4, 10 DEFINISSENT DEUX RYTHMES DE STIMULATION CORRESPONDANT AUX POSITIONS DEBOUT ET COUCHEE DU SUJET. UN CAPTEUR 7 DEFINIT LA POSITION DEBOUT OU COUCHEE. UN ETAGE DE DECISION 11, A PARTIR DE L'INFORMATION DU CAPTEUR 7 DE POSITION, COMMANDE LA COMMUTATION DE L'UN OU L'AUTRE DES OSCILLATEURS.PACEMAKER. TWO OSCILLATORS 4, 10 DEFINE TWO STIMULATION RHYTHMS CORRESPONDING TO THE STANDING AND LAYING POSITIONS OF THE SUBJECT. A SENSOR 7 DEFINES THE STANDING OR LAYING POSITION. A DECISION STAGE 11, BASED ON THE INFORMATION FROM THE POSITION SENSOR 7, CONTROLS THE SWITCHING OF ONE OR THE OTHER OF THE OSCILLATORS.
Description
Stimuiateur car-.iaque et procéde de stimulariar L'invention concerne unCariacal stimulator and method for stimulating the invention
stimulateur cardiaque etpacemaker and
un procédé de stimulation.a stimulation process.
Il est connu d'utiliser un stimulateur cardiaque, soit pour les sujets atteints de tachycardie, soit pour les sujets atteints de bradycardie. Dans le cas de la tachycardie, le stimulateur agit de la manière suivante: avant le stimulus naturel, il envoie un signal de dépolarisation qui définit une période réfractaire de durée déterminee, pour interrompre la propagation de 'influx, cui est circulaire dans le coeur; apres l'expiration de cette durée, la depolarisation naturelle du coeur reprend jusqu'au déclenchement du cycle cardiaque nature'. Les l5 stimulateurcon-nus gardent en mémoire la cris- de tachycardie précedente et en déduisent la durée au bout de laquelle, a partir de la dernière contraction cartdiaue, il faut envover e signal de dépolarisati- on It is known to use a pacemaker, either for subjects suffering from tachycardia or for subjects suffering from bradycardia. In the case of tachycardia, the stimulator acts as follows: before the natural stimulus, it sends a depolarization signal which defines a refractory period of determined duration, to interrupt the propagation of influx, which is circular in the heart; after the expiration of this period, the natural depolarization of the heart resumes until the onset of the natural cardiac cycle. The pacemaker con-naked keep in memory the previous tachycardia and deduce the duration after which, from the last contraction cartdiaue, we must envve the signal depolarization
pour éviter la fibrillation.to avoid fibrillation.
Ces stimulateurs presentent un inconvenient car ils ne savent pas distinguer la position, debout ou couchee, du suje. Or la duree du cycle de tackvcardie est differente suivant que le sujet est debout ou cou-hée. A titre d'exemple, alors qu'un cycle cardiaque naturel dure environ 800ms, un cycle de tachycardie peut dure: 300ms pour un sujet couché et seulement These stimulators have a disadvantage because they do not know to distinguish the position, standing or layer, of the suje. But the duration of the cycle of tackvcardia is different depending on whether the subject is standing or neck-hée. As an example, while a natural heart cycle lasts about 800ms, a tachycardia cycle can last: 300ms for a lying subject and only
270ms pour le même sujet debout.270ms for the same subject standing.
Si la dernière crise mémorisée a eu lieu alors que le sujet était couché, le stimulateur en déduit que le signal de dépolarisation doit être émis apres une durée de 280 ms à partir de la dernière contraction cardiaque. Si maintenant le sujet est debout, avec un cycle de 270ms, le stimulateur devient inoperan" car son signal de déepolarisation est émis trop tard ó2$ms) alors qu'ii devrait être émis après 250ms environ pour If the last memory crisis occurred while the subject was lying, the pacemaker deduces that the depolarization signal should be issued after a duration of 280 ms from the last cardiac contraction. If now the subject is standing, with a 270ms cycle, the pacemaker becomes inoperan "because its depolarization signal is issued too late ó2 $ ms) whereas it should be issued after approximately 250ms for
tenir compte de la position debout du sujet. take into account the subject's standing position.
Dans le cas de la bradycardie, le probleme est tout-à-fait différent: il faut bien stimuler le déclenchement du cycle cardiaque à une f rquence déterminée. Les stimulateurs connus sont en générai réglés indépendamment de la position du sujet cependant la stimulation peut être asservie au contrôle de l'oreillette, de l'intervalle Q-T entre les ondes Q et T du cardiogramme, de la température du sujet, de sa In the case of bradycardia, the problem is quite different: it is necessary to stimulate the activation of the cardiac cycle at a certain frequency. The known pacemakers are generally regulated independently of the position of the subject, however the stimulation may be controlled by the control of the atrium, the Q-T interval between the Q and T waves of the cardiogram, the temperature of the subject, his
respiration ou de son activité, par exemple. breathing or its activity, for example.
Ces stimulateurs ne savent pas distinguer These stimulators do not know how to distinguish
directement la position, debout ou couchée, du sujet. directly the position, standing or lying, of the subject.
Or, pendant son sommeil, le sujet n'a pas besoin d'avoir un rythme cardiaque aussi rapide qu'en periode d'activité. Un but de l'invention est de proposer une adaptation du cycle de fonctionnement du stimulateur However, during sleep, the subject does not need to have a heart rate as fast as period of activity. An object of the invention is to propose an adaptation of the operating cycle of the stimulator
cardiaque à la position du suJet.heart at the subject's position.
Un autre but de l'invention est de proposer un moyen de déterminer automatiquement et simplement la position du sujet pour adapter i'e cycle de Another object of the invention is to propose a means of automatically and simply determining the position of the subject to adapt the cycle of
fonctionnement du stimulateur.operation of the stimulator.
L'invention a pour objet un procédé de stimulation cardiaque, caractérisé en ce que l'on définit un rythme de stimulation correspondant à la position debout du sujet. un rythme de stimulation correspondant à la position couchée du sujet, en ce que l'on détermine au moyen d'un capteur la position debout ou couchée du sujet, et en ce que, en fonction de cette position, on applique au sujet la stimulation cardiaque The subject of the invention is a method of cardiac stimulation, characterized in that a stimulation rhythm corresponding to the standing position of the subject is defined. a stimulation rhythm corresponding to the supine position of the subject, in that the upright or supine position of the subject is determined by means of a sensor, and that, depending on this position, the subject is applied to the subject cardiac
au rythme correspondant a sa position. at the rate corresponding to his position.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - une temporisation est prévue pour retarder le changement de rythme cardiaque & chaque changement de position du sujet, - la temporisation est plus longue lorsque le sujet passe en position couchée que lorsqu'il passe en According to other features of the invention: - a delay is provided to delay the change of heart rate & each change of position of the subject, - the time is longer when the subject goes to the supine position when it goes into
position debout.standing position.
L'invention a egalement pour objet un stimulateur cardiaque pour la mise en oeuvre du procédé, caractérise en ce qu'il comporte: un premier oscillateur défintssant un rythme de stimulation cardiaque correspondant à la position debout du sujet; un deuxième oscillateur définissant un rythme de stimulation cardiaque correspondant à la position couchée du sujet; un étage de sélection susceptible de délivrer des signaux de stimulation au rythme défini par l'un ou l'autre des oscillateurs, en fonction de la The subject of the invention is also a pacemaker for implementing the method, characterized in that it comprises: a first oscillator defining a pacing rate corresponding to the standing position of the subject; a second oscillator defining a pacing rate corresponding to the supine position of the subject; a selection stage capable of delivering stimulation signals at the rate defined by one or other of the oscillators, depending on the
position debout ou couchée du sujet. standing or lying down of the subject.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - il comporte en outre un capteur de la position debout ou couchée du sujet et un étage de décision susceptible, a partir des informations fournie- par le capteur sur la position du sujet, de commander la commutation de l'étage de sélection vers l'un ou l'autre des ociElateurs, - le capteur de position est constitue par une sphère isolante dans laquelle est disposée une bille magnétique, et des capteurs de proximité places à l'extérieur de la sphère et susceptibles de deétecter la présence de la bile lorsqu'elle est a proximite de i'ur. desdits cap.eurs, - des capteurs de proximité sont disposes autour de i'equateur de la sphère, - des capteurs de proximité sont dipzses aux: pôles de la sphere définissant l'axe vertical, - les capteurs de proximité sont de type inductif. - 1is axes de référence horizontal et vertical sont programmables, de manière non invasive, apres implantation. D'autres caractéristiques ressortent de la According to other characteristics of the invention: it furthermore comprises a sensor of the standing or lying position of the subject and a decision stage capable, on the basis of the information supplied by the sensor on the position of the subject, of controlling the switching of the selection stage to one or the other of the ociElators, - the position sensor is constituted by an insulating sphere in which is disposed a magnetic ball, and proximity sensors placed outside the sphere and likely to detect the presence of bile when it is near the iur. said sensors, - proximity sensors are arranged around the equator of the sphere, - proximity sensors are dipzses at the poles of the sphere defining the vertical axis, - the proximity sensors are of the inductive type. - 1is horizontal and vertical reference axes are programmable, non-invasively, after implantation. Other features emerge from the
description qui suit faite avec référence au dessin following description made with reference to the drawing
annexé sur lequel on peut voir: Figure 1: un schéma symbolique du circuit électronique du stimulateur cardiaque selon l'invention; Figure 2: une vue schématique d'un capteur de position du sujet utilisable dans le stimulateur annexed on which we can see: Figure 1: a symbolic diagram of the electronic circuit of the pacemaker according to the invention; Figure 2: a schematic view of a subject position sensor usable in the stimulator
cardiaque selon l'invention.heart according to the invention.
En se reportant à la figure 1, on voit que le stimulateur cardiaque selon l'invention comprend dans sa branche inférieure: une électrode 1 de détection de signal cardiaque et de stimulation, un amplificateur 2 du signal cardiaque, un circuit 3 définissant une période réfractaire pour éviter les déclenchements intempestifs ou accidentels dus à la physiologie ou à l'électronique, un oscillateur 4 définissant la période de stimulation lorsque le sujet est debout ou en activité, un étage de sélection 5 symbolisé par unr commutateur à deux entrées et sortie unique, et un amplificateur de sortie 6 dont la sortie est appliquée Referring to FIG. 1, it can be seen that the pacemaker according to the invention comprises in its lower branch: an electrode 1 for detecting cardiac signal and stimulation, an amplifier 2 for the cardiac signal, a circuit 3 defining a refractory period to avoid inadvertent or accidental triggers due to physiology or electronics, an oscillator 4 defining the stimulation period when the subject is standing or active, a selection stage 5 symbolized by a switch with two inputs and single output, and an output amplifier 6 whose output is applied
à l'électrode 1.at the electrode 1.
Dans sa branche supérieure sur la figure 1, le stimulateur comprend en outre: un capteur 7 de la position, debout ou couchée, du sujet, un amplificateur 8, un circuit de temporisation 9 pour éviter les commutations trop fréquentes ou trop rapides, un osciliateur 10 définissant la période de stimulation lorsque le sujet est couché, et un étage de décision 1l commande par la sortie du circuit de temporisation 9 et commandant la position du In its upper branch in FIG. 1, the stimulator furthermore comprises: a sensor 7 for the standing or lying position of the subject, an amplifier 8, a delay circuit 9 for avoiding too frequent or too fast switching, an oscillator 10 defining the pacing period when the subject is lying, and a decision stage 11 controlled by the output of the timing circuit 9 and controlling the position of the
commutateur 5 en fonction de la position du sujet. switch 5 depending on the position of the subject.
Les deux oscillateurs 4 et 10 sont reliés chacun à l'une des entrées du commutateur de l'étage de sélection 5. Ils sont en permanence en service, chacun à sa fréquence propre, mais le signal de sortie d'un seul d'entre eux est transmis à l'amplificateur de The two oscillators 4 and 10 are each connected to one of the inputs of the switch of the selection stage 5. They are permanently in service, each at its own frequency, but the output signal of only one of them is transmitted to the amplifier of
sortie 6.exit 6.
L'électrode 1 détecte le signal naturel choisi comme paramètre de référence, par exemple un signal The electrode 1 detects the natural signal chosen as a reference parameter, for example a signal
d'oreillette, ou de ventricule, ou autre. atrium, or ventricle, or whatever.
Le capteur de position 7 permet de définir la position, debout ou couchée, du sujet. Selon un mode de réalisation particulier, ce capteur est du type inductif, et il comporte (figure 2): une sphère isolante 12, de faible épaisseur, munie à ses pôles d'orifices 13, 14, et à son équateur de iumieres 15, 16, 17, 18 régulièrement reparties, dont trois seulement sont visibles sur la figure 2; à l'intérieur de la sphère 12 est logée une bille 19 en matériau magnétique, susceptible de rouler dans la sphère en fonction de la position du suJet. A l'extérieur de la sphère 12 sont disposés des capteurs de proximité, constitués par une armature et un enroulement relié à un circuit électronique non représenté parce que classique. Chacun de ces capteurs a une inductance propre dont la valeur varie lorsque la b ille 9' e:n a proximité de l'armature. En fonc-ion de la position du sujet, chacun des capteurs peut ainsi donner un premier signal en l'absence de bille et un second signal, différent du premier, si la bille est en The position sensor 7 makes it possible to define the standing or lying position of the subject. According to a particular embodiment, this sensor is of the inductive type, and it comprises (FIG. 2): an insulating sphere 12, of small thickness, provided at its poles of orifices 13, 14, and its equator of light boxes 15, 16, 17, 18 regularly distributed, only three of which are visible in Figure 2; inside the sphere 12 is housed a ball 19 made of magnetic material, capable of rolling in the sphere depending on the position of the subject. Outside the sphere 12 are placed proximity sensors, consisting of an armature and a winding connected to an electronic circuit not shown because conventional. Each of these sensors has its own inductance whose value varies when the element 9 'e: n near the reinforcement. In function of the position of the subject, each of the sensors can thus give a first signal in the absence of ball and a second signal, different from the first, if the ball is in
face du capteur, dans la sphère 12. face of the sensor, in the sphere 12.
Le capteur de position 7 est implante avec l'axe de= pbleE disposé verticalement. L'un ou i'autre des capteurs de proximite 20 et 21 indique alors la p.oi taon debout du sujet sI la bille est en face de lui ca5 de la figure 2>. Si le sujet est en position couchee, c'est l'un des capteurs equatoriaux qui informe de Lia position du sujet. Deux seulemen. de ces capteurs equatoriaux, 22 et 23, sont représents-- sur la figure 2. Leur armature respective est de preférence munie de poles magnétiques larges pour détecter la présence de la bille en n'importe quel point d'une lumière 15-18. Il faut remarquer que les lumières ne sont qu'optionnelles et nullement indispensables, de même que les orifices polaires 13, 14. De même, on pourrait ne pas prévoir de capteurs polaires 20, 21: en effet, si l'un des capteurs équatoriaux détecte la bille, alors le sujet est couché, mais si aucun ne la détecte, c'est que le sujet doit être en position The position sensor 7 is implanted with the axis of = vertically arranged pbleE. One or the other of the proximity sensors 20 and 21 then indicates the standing pole of the subject if the ball is opposite it ca5 of FIG. If the subject is in a lying position, it is one of the equatorial sensors that informs Lia of the subject's position. Only two. of these equatorial sensors, 22 and 23, are shown in FIG. 2. Their respective armature is preferably provided with wide magnetic poles to detect the presence of the ball at any point of a light 15-18. It should be noted that the lights are only optional and not essential, as are the polar orifices 13, 14. Similarly, one could not provide polar sensors 20, 21: indeed, if one of the equatorial sensors detects the ball, then the subject is lying, but if no one detects it, it is that the subject must be in position
redressée, ou en activite.straightened, or in activity.
On peut egalement prévoir des paires de capteurs identiques ou nonr, disposes selon trois axes orthogonaux, et un amplificateur S programmable, de telle manière que, après implantation, on puisse programmer les axes de référence horizontal et vertical One can also provide pairs of identical or nonr sensors, arranged along three orthogonal axes, and a programmable amplifier S, so that, after implantation, can be programmed horizontal and vertical reference axes
par une sélection appropriée des capteurs. by appropriate selection of the sensors.
Pour en revenir à la figure 1, il faut noter que le circuit de temporisation 9 a une particularité. Ce circuit a pour rôle de retarder quelque peu la prise en compte, par l'étage de décision 11, du changement de To return to Figure 1, it should be noted that the delay circuit 9 has a feature. This circuit has the role of slightly delaying the taking into account, by the decision stage 11, of the change of
position du sujet.position of the subject.
Lorsque le sujet était en position couchée, s'il change de position, il faut seulement une temporisation de quelques secondes pour le remettre au rythme cardiaque correspondant a une période d'activité, mais il faut quand même une petite temporisation pour eviter de modifier son rythme cardiaque alors qu'il ne fait que changer de position tout en restant couché. S'il était en position debout et qu'il passe en position couchée, il faut de préférence attendre quelques When the subject is in supine position, if it changes position, it takes only a delay of a few seconds to return to the heart rate corresponding to a period of activity, but it must still a small delay to avoid changing its heart rate while only changing position while lying down. If he was in a standing position and was lying down, he should preferably wait a few
minutes avant de ralentir son rythme cardiaque. minutes before slowing your heart rate.
Compte-tenu de=. signaux en provenance du capteur de position 7 et de la. temporisation imposée par le circuit 9, l'étage de décision 11 commande le basculement de l'étage de sélection 5 vers l'oscillateur 4 definissan- le rythme cardiaque pour la position debout <sujet en activité), ou vers l'oscillateur 10 définissant le rythme cardiaque pour Given =. signals from the position sensor 7 and the. delay imposed by the circuit 9, the decision stage 11 controls the switching of the selection stage 5 to the oscillator 4 defining the heart rate for the standing position <active subject), or to the oscillator 10 defining heart rate for
la position couchée (repos ou sommeil). the supine position (rest or sleep).
Par ailleurs, on a remarqué que le seuil de stimulation, surtout au niveau de l'oreillette, augmente lors du passage de la position couchée à la position debout. Pour pallier cette augmentation de seuil liée au passage en clinostatisme, l'invention prévoit une augmentation automatique de l'amplitude du signal de sortie du stimulateur, avec éventuellement un In addition, it has been noted that the stimulation threshold, especially at the level of the atrium, increases during the transition from the supine position to the standing position. To overcome this threshold increase related to the passage in clinostatism, the invention provides an automatic increase in the amplitude of the output signal of the stimulator, possibly with a
allongement de la durée de ce signal. lengthening the duration of this signal.
On voit que le stimulateur cardiaque selon l'invention s'applique aussi bien au cas de la tachycardie qu'au cas de la bradycardie. La distinction entre les deux cas n'intervient qu'au niveau des oscillateurs 4 et 10 dont les fréquences doivent être adaptées soit au cas de la tachycardie, soit au cas de It can be seen that the pacemaker according to the invention applies as well to the case of tachycardia as to the case of bradycardia. The distinction between the two cases intervenes only at the level of the oscillators 4 and 10 whose frequencies must be adapted either to the case of the tachycardia, or to the case of
la bradycardie.Bradycardia.
Ce stimulateur pourra être multiprogramable par ailleurs avec un suiveur de seuil permettant de calculer de façon externe et chronique le seuil endocavitaire de stimulation. Il pourra enfin être appliqué soit au niveau de l'oreillette, en particulier dans le syndrome de bradycardietachycardie sinusale, soit au niveau du ventricule. Cette adaptation du type de fonctionnement du stimulateur cardiaque à la position du sujet présente en quelque sorte un volant d'inertie permettant de s'adapter à une position donnée, procubitus ou orthostatisme avec un rtale This stimulator may also be multiprogramable with a threshold follower for externally and chronically calculating the endocardial pacing threshold. It can finally be applied either at the level of the atrium, in particular in the syndrome of sinus bradycardietachycardia, or at the level of the ventricle. This adaptation of the type of operation of the pacemaker to the position of the subject has somehow a flywheel to adapt to a given position, procubitus or orthostatism with a rtale
d'amortisseur lors des changements de position. shock absorber when changing position.
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Legal Events
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| TP | Transmission of property | ||
| ST | Notification of lapse |